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Les forces armées de la cellule maintiennent l’intégrité de l’ADN

Crédit image : US Army, domaine public, via Wikimedia Commons.

Les journalistes scientifiques ont du mal à trouver des métaphores pour décrire les processus complexes qu’ils voient se produire dans la cellule. Par exemple:

Le groupe

nouvelles de Université de Genève Il assimile le génome humain à un « orchestre complexe ». Leurs recherches ont abouti à des résultats « inattendus » et « surprenants » montrant un « comportement coordonné et concerté » dans la régulation des gènes. La métaphore d’un leader qui maintient tous les différents acteurs en harmonie me vient à l’esprit :

Une équipe de généticiens suisses de l’Université de Genève (UNIGE), de l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) et de l’Université de Lausanne (UNIL) a découvert que la variation génétique a le potentiel de Ils affectent l’état du génome dans de nombreuses situations apparemment distinctes Ainsi, il module l’activité des gènes, Un peu comme un chef d’orchestre qui dirige les artistes d’un groupe musical pour qu’ils jouent en harmonie. ces Inattendu Les résultats sont publiés dans cellulerévèle la diversité de l’organisation du génome et donne un aperçu de la façon dont il est gouvernante. [Emphasis added.]

Les forces armées

Une autre métaphore courante chez les reporters est celle des « forces armées ». Cette métaphore s’avérera utile lorsque nous lirons sur la protection de l’ADN et la réparation des dommages. Examinons certaines des étapes de ce processus où nous trouverons des soldats, des techniciens médicaux d’urgence, des ambulances et des hôpitaux militaires, chacun bien formé et équipé pour se défendre.

Surveillance et inspection

Toute opération militaire disciplinée exige des normes élevées. Les soldats du camp d’entraînement savent que les sergents instructeurs peuvent être difficiles à vérifier les fusils, les cireurs de chaussures et les lits de caserne. De même, les machines du génome analysent l’ADN à la recherche d’erreurs et ne toléreront rien de moins que la perfection. article d’actualité de Université d’État de Caroline du Nord Elle décrit MutS, une machine qui analyse les brins d’ADN non compressés à la recherche d’erreurs. Toute incompatibilité fait que ce sergent s’arrête et regarde fixement le visage de la recrue, même s’il est un sur un million.

Heureusement, notre corps dispose d’un système pour détecter et réparer les inadéquations – une paire de protéines appelées MutS et MutL. MutS glisse le long du côté nouvellement créé du brin d’ADN après avoir été répliqué, vérifié. Lorsque vous trouvez une incompatibilité, Il est installé au mauvais endroit Il recrute MutL pour venir la rejoindre. MutL place une fente dans le brin d’ADN nouvellement synthétisé tome Marquez-le comme défectueux Et le Fait référence à une protéine différente dévorant la partie de l’ADN qui contient l’erreur. Ensuite, l’appariement des nucléotides recommence, pour combler à nouveau le vide. Le procédé complet Réduit les erreurs de transcription environ mille foiscomme nos corps, La meilleure défense contre les mutations génétiques et le Problèmes qui peuvent en découler, comme le cancer.

première réponse

Si des blessures surviennent, elles doivent être divulguées. Une protéine appelée ATF3 est un chef de bande qui agit comme un « premier intervenant » aux dommages à l’ADN, tels que Cela vient de l’Université Georgia Regents explique. Supposons qu’un brin d’ADN se brise en raison de la lumière du soleil, de la chimiothérapie ou des rayons cosmiques. Si elle n’est pas corrigée rapidement, la cellule peut devenir cancéreuse ou mourir. Que se passera-t-il en premier ?

dans le Scénario rapide et complexe qui permet à la cellule de réparer les dommages de l’ADN ou la mort, il semble que l’ATF3 ou active le facteur de transcription 3 vrai premier intervenantqui augmente ses niveaux, puis trouve et se lie à une autre protéine, Tip60, ce qui finira par arriver Aide à attirer un essaim d’autres protéines sur le lieu du dommage.

opérations de combat

Les virus ont envahi! Les forces armées sont en état d’alerte maximale. La Institut Salk d’études biologiques Il décrit le déchaînement d’activités qui en résulte, car chaque organisme « doit protéger son ADN à tout prix ».

Avant de paniquer, les chefs de cellule ont besoin de renseignements. Si une rupture de l’ADN provoque un stress cellulaire, était-ce une rupture naturelle, disons des rayons cosmiques, ou d’un virus, comme un rebelle lanceur de grenades ? Un faux mouvement peut entraîner des pertes de tirs amis.

Les chercheurs expliquent comment la cellule détecte si les dommages à l’ADN sont endogènes ou exogènes. Tout d’abord, le complexe MRN donne un signal « tout le monde sur le pont ». Il arrête la réplication et d’autres processus cellulaires jusqu’à ce que la rupture soit réparée.

Qu’est-ce Impressionnant Est-ce Même un terminateur transmet un signal global à travers la cellule, ce qui arrête la division et la croissance cellulaire », explique Oshi. Il empêche la réplication afin que la cellule ne dépasse pas un intervalle. « 

La réponse virale commence de la même manière, mais elle ne donne pas une alarme universelle. Au lieu de cela, l’emplacement de l’alarme est défini et les gardes de la zone envoient les envahisseurs. Il y a une raison pour ça. « Si chaque virus entrant stimulait une réponse aussi forte, souligne O’Shea, nos cellules s’arrêteraient à plusieurs reprises, ce qui retarderait notre croissance. » Mais lorsqu’une cellule est occupée à réparer les dommages à l’ADN, les virus peuvent s’y faufiler.

Vidéo dans l’article appliquant la métaphore des forces armées :

Govind Shah : « Les protéines de réparation de l’ADN fonctionnent gardes de sécurité à l’intérieur du noyau. Ils attrapent l’ADN du virus et Emmenez-les dehors de la cellule. Si la cellule subit une quantité massive de dommages à l’ADN, ces gardes de sécurité seront éloignés de l’ADN viral et permettront à l’ADN viral de se répliquer à des niveaux élevés.

Claudag O’Shea : « Nous avons découvert que si vous avez des dommages à l’ADN dans votre génome, et Avertissement Exploser, en effet que les recrues en Toutes les troupes : toute la police, la Garde nationale, tout le monde est là. Toutes les forces s’occupent de vos dommages à l’ADN, et il ne reste plus rien tant que nous ne voyons pas le virus ou ne l’arrêtons pas. »

Cela leur a donné une idée. « Alors pourquoi ne pas l’utiliser pour tuer les cellules cancéreuses » avec des virus conçus pour pénétrer dans les cellules cancéreuses ? La réponse programmée qu’ils ont découverte amènerait la cellule à laisser entrer les virus alors qu’elle était occupée à réparer les cassures de l’ADN. « Si une cellule ne peut pas réparer la cassure de l’ADN, elle induira La mort cellulaire est un mécanisme d’autodestruction Il aide à empêcher les cellules mutées de se multiplier (et empêche ainsi la croissance tumorale).  »

les ambulanciers paramédicaux

Nous connaissons tous les images d’hélicoptères sur le champ de bataille livrant des ambulanciers paramédicaux pour prodiguer les premiers soins aux blessés, ou les transportant par avion vers la station de triage ou l’hôpital le plus proche. Le noyau cellulaire contient des nodules et Article dans biotechnologies dit, et « Ambulance moléculaire d’ADNIl sait comment amener les blessés aux urgences.

Les doubles cassures de l’ADN sont une source de Stresser et parfois la mort pour les cellules. Mais les pauses peuvent être réparées si elles trouvent leur chemin pour réparer les sites à l’intérieur de la cellule. Chez la levure, l’un des principaux sites de réparation est situé sur l’enveloppe nucléaire où se trouvent un groupe de protéines, dont le complexe sous-nucléaire des pores nucléaires. Bouton 84Comme Un hôpital moléculaire quelconque. complexe protéique moteur kinésine-14, « DNA Ambulance » entraîne des pauses Pour réparer les sites Web, selon une nouvelle étude en Communication Nature.

Des chercheurs de l’Université de Toronto ont trouvé « extrêmement surprenant » que le chauffeur d’ambulance soit la protéine motrice bien connue kinésine-14 (voir notre animation de la kinésine en action ci-dessous).

Personnel hospitalier

nouvelles de MD Anderson Cancer Center à l’Université du Texas Certains spécialistes du DNA Repair Hospital proposent : la fumarase, qui est une enzyme métabolique ; ADN-PK, protéine kinase; et les enzymes de méthylation des histones qui régulent le processus de réparation. Ces médecins qualifiés pratiquent une chirurgie réparatrice pour les « casses double brin de l’ADN (DSB) », la « pire forme possible de défaut génétique pouvant causer le cancer et la résistance au traitement ».

équipe de nettoyage

Les cellules investissent beaucoup d’énergie dans leurs ribosomes, les organites qui traduisent l’ADN. Les ribosomes sont assemblés à partir de domaines protéiques et ARN. Que se passe-t-il avec les restes ? élément de Université de Heidelberg Décrit les machines moléculaires qui codent les pièces à livrer à un broyeur en forme de baril appelé exosome. Bien qu’ils ne soient pas décrits en termes militaires, les clients sont soumis à des ordres stricts et doivent passer par des points de contrôle.

Selon le professeur Hurt, la production de ribosomes est Processus trop compliquésuivre régime strict avec De nombreux points de contrôle qualité. Les usines de protéines sont constituées de nombreuses protéines ribosomales (protéines r) et d’acide ribonucléique ribosomique (ARNr). Plus de 200 protéines auxiliaires, connus sous le nom de facteurs de biogenèse ribosomique, sont nécessaires dans les cellules eucaryotes pour synthétiser correctement diverses protéines r et ARNr. Trois types d’ARNr différents sur quatre sont synthétisés à partir d’ARN précurseur de grande taille. Il doit être « coupé » à des points spécifiques Au cours du processus de fabrication, le Les morceaux excédentaires sont supprimés. « Parce que ces opérations Irréversibleune Examen spécial requisexplique Ed Hurt.

Le nombre de « forces armées » impliquées dans la défense de l’ADN et le contrôle de la qualité des cellules est stupéfiant. C’est au-delà d’un orchestre bien géré. C’est comme une opération militaire, avec des protocoles stricts, une structure de commandement hiérarchique et des spécialistes formés. Ces systèmes sont orientés vers un but : ils existent pour protéger le génome. Ils vérifient les composants même lorsqu’il n’y a pas d’erreur. Et quand les choses tournent mal, ils savent exactement quoi faire, comme s’ils étaient bien formés pour suivre les ordres.

Nous ne sommes pas surpris de constater que ces articles ne disent rien sur l’évolution. Pourquoi? Parce que nous savons tous par expérience que les phénomènes caractérisés par des systèmes de commandement et de contrôle hiérarchiques avec des procédures documentées et des agents qualifiés sont toujours conçus intelligemment.

Cet article a été initialement publié en 2015.

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Delphine Perrault

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